Статья: Использование очищенных сточных вод в Крыму: опыт прошлого, реалии настоящего

Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 3(27), 2017 г., [144-159]

7

УДК 626.810:502.55

Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОЧИЩЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД В КРЫМУ: ОПЫТ ПРОШЛОГО, РЕАЛИИ НАСТОЯЩЕГО

Н.Е. Волкова

Прекращение поставок воды по системе Северо-Крымского канала привело к усилению дефицита водных ресурсов в Республике Крым. Наиболее негативно это отразилось на подотрасли орошаемого земледелия, так как Крымский регион в силу природно-климатических условий относится к зоне рискованного земледелия. В результате площади политых земель сократились более чем в 10 раз в сравнении с уровнем 2013 г. (137 тыс. га). Это повлекло за собой сокращение площадей под влаголюбивыми культурами, недобор урожая, простаивание дорогостоящей дождевальной техники, ухудшение технического состояния оросительной сети, сокращение рабочих мест и многое другое. Одним из возможных путей решения сложившихся проблем является использование альтернативных источников воды, наиболее гарантированным из которых являются очищенные городские сточные воды. В 90-е годы прошлого века на территории Симферопольского, Ленинского и Сакского районов уже проводились исследования в данном направлении. Использование очищенных сточных вод на обозначенных территориях не привело к изменению санитарно-гигиенических показателей почвы и ее загрязнению тяжелыми металлами. Однако полученные результаты показали, что в зависимости от солевого состава сточной воды и почвенных условий возможно развитие негативных процессов засоления и осолонцевания, которые в последующем могут привести к снижению урожайности сельскохозяйственных культур, ухудшению почвенно-мелиоративной обстановки, вплоть до исключения данных земель из сельскохозяйственного оборота. В настоящее время, в силу сложившихся обстоятельств (неиспользование оросительной сети, простаивание дорогостоящей техники, потеря высококвалифицированных кадров и т. п.), в Республике Крым нет возможности длительно исследовать влияние орошения сточными водами на почву и растения. Следует также отметить значительные различия в химическом составе данной категории воды по разным очистным сооружениям. Поэтому необходимо по максимуму использовать опыт прошлого с учетом нынешних реалий.

Материалы и методы. Данная работа основана на результатах исследований по использованию очищенных сточных вод для орошения сельскохозяйственных культур, проведенных в период 1989-1994 гг. на территории Симферопольского, Сакского и Ленинского районов, . Для оценки объемов и качества данной категории воды использованы материалы формы 2-ТП (водхоз), ГУП «Вода Крыма» по канализационным очистным сооружениям (КОС) городов Симферополя, Евпатории, Керчи, результаты химических анализов воды, отобранной в 500 м ниже сброса КОС города Симферополя в р. Салгир в 2016 г.

В работе для определения пригодности сточной воды для целей орошения использовались следующие расчетные методы: А. М. Можейко и Т. К. Воротника, Департамента сельского хозяйства США, «Методические указания по определению пригодности для орошения сточных вод УССР» (РНТД 33.34.007-86) и широко используемая в настоящее время в РФ почвенно-мелиоративная классификация оросительной воды.

Метод А. М. Можейко и Т. К. Воротника базируется на определении содержания катионов + в процентах от суммы всех катионов с тремя градациями: > 75 % - весьма опасные по осолонцеванию почв, 65-75 % - опасные по осолонцеванию; < 65 % - неопасные по осолонцеванию [1].

Метод Департамента сельского хозяйства США дает классификацию оросительных вод на основе установления опасности засоления и ощелачивания. Для определения последнего принят коэффициент поглощаемости натрия почвой из воды, который определяется по формуле:

,

где , , - содержание указанных элементов, мг-экв/л.

Поливная вода с коэффициентом более 8 считается опасной, ведущей к осолонцеванию почв [1].

Согласно «Методическим указаниям по определению пригодности для орошения сточных вод УССР», оценивали качество оросительной воды по двум ирригационным показателям - общему содержанию легкорастворимых солей и относительному содержанию суммы катионов натрия и калия. Данная классификация предусматривает четыре класса по опасности осолонцевания (римская цифра) и четыре класса по опасности засоления (арабская цифра): очень малая I(1), малая II(2), средняя III(3) и сильная IV(4) [1].

Почвенно-мелиоративная классификация оросительной воды имеет комплексный характер: оценивается возможность развития процессов общего и хлоридного засоления, натриевого и магниевого осолонцевания, содообразования. В данном методе также выделяют четыре класса: I и II практически не оказывают вредного воздействия на почвы и сельскохозяйственные культуры, III и IV предполагают дополнительную водоподготовку, проведение комплекса мелиоративных мероприятий, а в ряде случаев (при IV классе) - определение целесообразности использования данной воды [2, 3].

Результаты и обсуждение. В Республике Крым, согласно форме 2-ТП (водхоз), в последние 9 лет сточные воды не использовались для целей орошения. Основным потребителем данной категории воды в период 2007-2013 гг. был рыбколхоз города Красноперекопска (5-10 млн м3/год), а в 2014-2015 гг. - Крымский содовый завод (не более 0,5 млн м3/год). Более наглядно динамика совокупных сбросов и использования сточных вод в Крыму приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Динамика сбросов и использования сточных вод в Крыму за период 2007-2015 гг.

Из данных рисунка 1 наглядно видно, что за указанный период в среднем объем сточных вод составлял около 160 млн м3/год, причем данные воды практически не использовались. Так, в 2015 г. в поверхностные природные водные объекты и накопители было сброшено 154,25 млн м3 сточной воды (причем из них 98,28 млн м3 нормативно очищенные, 4,63 млн м3 недостаточно очищенные, 25,45 млн м3 загрязненные без очистки и 25,89 млн м3 нормативно чистые без очистки), а использовано - 0,29 млн м3.

Рисунок 2 - Обеспеченность территории Республики Крым очищенными городскими стоками

Ниже на рисунке 2 отражена фактическая обеспеченность территории Республики Крым очищенными коммунально-бытовыми стоками (согласно форме 2-ТП (водхоз) за 2014 г.), которые, если исходить из осредненных данных, изложенных в СанПиН 2.1.7.573-96 [4], можно охарактеризовать как одни из наиболее безвредных в отношении развития процесса хлоридного засоления.

Из рисунка 2 наглядно видно, что наибольший сброс очищенных городских стоков приходится на территорию Симферопольского, Сакского и Ленинского районов, сельхоззоны городов Ялты и Феодосии. Однако если говорить непосредственно о восстановлении орошения, кроме объемов воды необходимо учитывать такие составляющие, как:

- расположение восстанавливаемого участка;

- наличие дождевальной техники, состояние мелиоративной сети и в ряде случаев ее пригодность для переоборудования под систему подпочвенного орошения, которое наряду с дождеванием, согласно СанПиН 2.1.7.573-96 [4] и разработкам Росинформагротеха [5], является предпочтительным способом полива при использовании очищенных сточных вод;

- квалифицированные специалисты [6].

Если исходить из перечисленных выше показателей, то наиболее целесообразными для орошения очищенными сточными водами являются земли Симферопольского, Сакского и Ленинского районов. На территории сельхоззоны города Ялты достаточно природных водоисточников, к тому же следует учесть, что очищенную воду пришлось бы поднимать на значительные отметки при небольших площадях орошения. В сельхоззоне города Феодосии расположено незначительное количество орошаемых земель, к тому же они практически не использовались на протяжении длительного периода времени.

В настоящее время главной целью является не просто восстановление ранее поливаемых участков, но и сохранение при этом на них благоприятной мелиоративной обстановки.

Раньше основное внимание при исследовании использования очищенных сточных вод уделялось питательной ценности данного водного ресурса и получению высоких урожаев [7-10]. Процессы развития почвенного засоления и осолонцевания отслеживались, но их значение не было решающим [11-13]. В последние 10-15 лет ситуация изменилась, пристальное внимание уделяется сохранению благоприятной мелиоративной обстановки, для конкретных объектов исследования делаются прогнозы возможного накопления солей в почве [14, 15].

В прошлом используемые в Крымском регионе методы оценки пригодности воды для целей орошения (А. М. Можейко и Т. К. Воротника, Департамента сельского хозяйства США, РНТД 33.34.007-86) давали общее заключение, без детального рассмотрения развития возможных негативных процессов (таблица 1).

Таблица 1 - Оценка пригодности очищенной сточной воды для целей орошения, опыт прошлого

Так, согласно оценке по РНТД 33.34.007-86 «Методические указания по определению пригодности для орошения сточных вод УССР», применяемая очищенная сточная вода, сбрасываемая с КОС города Симферополя в 1989-1990 гг., относилась к первому классу качества по возможности развития процессов осолонцевания и ко второму классу по возможности развития процессов засоления, то есть фактически не требовала дополнительной подготовки и не должна была оказывать негативного воздействия на почвенно-мелиоративную обстановку. Если исходить из почвенно-мелиоративной классификации оросительной воды (таблица 2), то она относится к третьему классу качества по возможности развития процесса натриевого осолонцевания и второму по возможности развития общего и хлоридного засоления, то есть данная вода требует дополнительной подготовки и мониторинговых наблюдений за почвенно-мелиоративной обстановкой.

Таблица 2 - Оценка пригодности очищенной сточной воды для целей орошения, современные методы

Ниже на рисунке 3 приведены результаты исследования влияния орошения на состояние почвенного профиля на орошаемых землях Симферопольского и Сакского районов (1989 г.).

Рисунок 3 - Изменение содержания анионов хлора и процентного содержания натрия в ППК в почвенном профиле

Если рассмотреть результаты исследований по Симферопольскому району за 1989 г. (рисунок 3 а, б), то действительно на участке, орошаемом данными сточными водами, было отмечено значительное увеличение содержания натрия в почвенно-поглотительном комплексе (ППК). В слое почвы 20-40 см на неорошаемом участке содержание натрия в ППК составляло 0,2 %, а на орошаемом сточными водами - 2,3 % (более чем в 10 раз). Если же рассматривать динамику изменения содержания хлора по почвенному профилю, то здесь в метровом слое можно отметить процесс рассоления. По Сакскому району (рисунок 3 в, г) четко отслеживаются процессы засоления и осолонцевания: в двадцатисантиметровом слое почвы произошло увеличение содержания хлора с 0,06 до 0,80 мг-экв/100 г почвы, а содержания натрия в ППК с 0,65 до 4,42 %. Таким образом, для оценки пригодности оросительной воды для орошения целесообразно использовать комплексные методики, которые позволяют отследить все возможные негативные процессы.

Использование сточных вод для орошения предполагает, в зависимости от химического состава поливной воды, почвенных условий, проведение ряда мелиоративных мероприятий. Это непосредственно внесение химических и органических удобрений (исследованиями в данном направлении занимались В. А. Ушкаренко, М. К. Тохиян, К. К. Мусабеков и многие другие [13, 16, 17]), при необходимости устройство дренажа, соблюдение севооборотов, гипсование и т. п.